杰富瑞亚洲论坛：AI电源记录

AI 数据中心电源发展历程及半导体公司机遇

1. 数据中心电源发展历程

• 当前架构： 从电网 120kV AC 开始，经过变电站、变压器（120kV AC 至 480V AC）、开关柜、UPS、电源分配单元（PDU）、电源供应单元（PSU，230V AC 至 48V DC）、中间总线转换器（IBC，48V DC 至 12V DC）、电压调节模块（VRM，12V DC 至 1V DC）最终到达 GPU/TPU/ASIC。
• 半导体含量： VRM 占数据中心半导体总价值的 50%，PSU 和 IBC 共占 50%。Infineon、Renesas 和 Monolithic Power 在 VRM 市场占据主导地位。
• 垂直供电： 为了减少 VRM 到 GPU 的传输损耗，行业正转向垂直供电，将 VRM 集成在 GPU 芯片下方，这将使半导体含量增加三倍，主要受益公司为 Infineon、Renesas 和 Monolithic Power。

2. 800V 高压直流（HVDC）转型

• 驱动因素： 提高电压以降低电流，从而减少传输损耗。DC 电流比 AC 电流传输损耗更小，且减少转换阶段也能降低损耗。
• 转型路线：
  • Gen 1（2027 年）： 引入 Power Sidecar，PSU 转换为 800V DC，但仍然存在多个转换阶段，部分优势被抵消。
  • Gen 2（2028 年）： Power Sidecar 存在，但数量减少，可能引入固态变压器（SST）。
  • Gen 3（2030 年及以后）： 完全采用 800V DC，通过 SST 直接供电至 GPU，可能采用两阶段或单阶段 IBC。
• 半导体材料：
  • 高电压部分（800V）将主要使用碳化硅（SiC）。
  • 低电压部分（12V 或 6V）将主要使用氮化镓（GaN）。
• 竞争格局： 800V 转型将增加竞争，但主要集中在对 VRM/IBC 的供应，竞争格局尚未明朗。

3. 微电网

• 驱动因素： 满足数据中心日益增长的电力需求、降低电力成本、提高供电可靠性、应对电力需求峰值。
• 发展趋势： 30% 的数据中心将在 2030 年采用微电网，配备可再生能源、储能和燃料电池等。
• 机遇： 为半导体供应商、设备供应商和模块供应商带来新的增长点。

4. 关键公司

• 半导体供应商： Infineon、Renesas、Monolithic Power、STMicroelectronics、OnSemi、Texas Instruments、ADI、Innoscience、Navitas 等。
• 设备供应商： Aixtron（氮化镓和碳化硅 MOCVD 系统领导者）、Delta Electronics、Schneider Electric 等。

5. 研究结论

• AI 电源市场将持续增长，VRM 市场将保持主导地位，垂直供电和 800V HVDC 转型将带来新的增长机遇。
• Infineon 由于技术优势、产品组合、产能扩张和客户地位，预计将成为最大受益者。
• GaN MOSFET 将是 800V HVDC 转型的主要受益者，但市场竞争激烈。
• 微电网将成为数据中心电源的重要发展方向，为相关供应商带来新的增长点。